چه کسی ساختار DNA را کشف کرد؟

تاریخ و فرهنگ عامه به طور قابل توجهی مدیون جیمز واتسون، زیست‌شناس آمریکایی، و فرانسیس کریک، فیزیکدان انگلیسی، به خاطر کشف ساختار DNA است. این دو دانشمند به همراه موریس ویلکینز، همکار خود، در سال 1962 جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کردند.

با این حال، همان‌طور که در ادامه توضیح خواهیم داد، واتسون و کریک نمی‌توانستند تحقیقات گسترده خود را بدون کمک سایر دانشمندانی که زمینه‌ساز این کشف بودند، به انجام برسانند.

از جمله این دانشمندان می‌توان به روزالیند فرانکلین، شیمیدان بریتانیایی، و فردریش میشر، پزشک و زیست‌شناس سوئیسی، اشاره کرد که نخستین بار در سال 1869 مولکول DNA را شناسایی کرد.

تاریخ زیست شناسی، DNA و ژنتیک

کشف ساختار DNA به شکل مارپیچ دوگانه، نتیجه جستجو برای درک پایه‌های مولکولی وراثت بیولوژیکی است. چارلز داروین به درستی مکانیسم تکامل را از طریق انتخاب طبیعی تبیین کرد.

علاوه بر توضیح چگونگی منشأ گونه‌های مختلف از یک نیای مشترک، نظریه داروین درباره “جواهرها” به عنوان نخستین فرضیه علمی در مورد مواد ارثی موجود در سلول‌ها مطرح شد. او بر این باور بود که این جواهرها از هر سلولی آزاد می‌شوند و می‌توانند در سلول‌های جنسی در اندام‌های تناسلی جمع‌آوری شوند.

با این حال، داروین در مورد نحوه انتقال صفات ارثی از والدین به فرزندان دچار اشتباه بود. او تصور می‌کرد که صفات ارثی می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند. به عنوان مثال، اگر یک خرگوش سیاه با یک خرگوش سفید جفت‌گیری کند، ممکن است فرزندانی با خز خاکستری به وجود آید.

تا زمانی که گرگور مندل با پرورش گیاهان نخود به بررسی وراثت پرداخت، مکانیسم‌های وراثت ژنتیکی به وضوح مشخص شد. با این حال، در آن زمان، مولکول مسئول انتقال صفات هنوز ناشناخته بود.

در قرن نوزدهم، دانشمندان بر این باور بودند که وراثت ژنتیکی از طریق مولکول‌های پروتئینی منتقل می‌شود. حتی پس از کشف نوکلئین (DNA) توسط یوهان فردریش میشر، چندین دهه طول کشید تا متخصصان به طور کامل نقش آن را در علم ژنتیک شناسایی کنند. در دهه‌های 1940 و 1950، دانشمندانی همچون اسوالد اوری و اروین چارگاف ارتباط میان وراثت و DNA را مشخص کردند.

چهره های مشهور در کشف ساختار DNA

همان‌طور که سر اسحاق نیوتن یک بار بیان کرد: “اگر من توانسته‌ام چیزهای بیشتری ببینم، به خاطر ایستادن بر روی شانه‌های غول‌هاست.” این جمله به خوبی در مورد کشف ساختار DNA نیز صدق می‌کند، چرا که این دستاورد تنها از طریق همکاری مستقیم و غیرمستقیم دانشمندان مختلف با تخصص‌های گوناگون ممکن شد.

از جمله مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین دانشمندانی که در کشف ساختار DNA نقش بسزایی ایفا کرده‌اند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

جیمز واتسون: زیست‌شناس، ژنتیک‌دان و جانورشناس آمریکایی که به کشف ساختار مارپیچ دوگانه مولکول DNA پرداخته است.

فرانسیس کریک: زیست‌شناس مولکولی، عصب‌شناس و بیوفیزیک‌دان انگلیسی که ساختار DNA را شناسایی کرده و مقاله‌ای علمی برای توصیف آن نوشت.

روزالیند فرانکلین: شیمیدان بریتانیایی که داده‌های کریستالوگرافی اشعه ایکس او مبنای مدل‌سازی ساختار DNA قرار گرفت.

موریس ویلکینز: بیوفیزیک‌دان بریتانیایی متولد نیوزیلند که به همراه واتسون و کریک در سال 1962 برنده جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی شد. او به خاطر تحقیقاتش در زمینه اسیدهای نوکلئیک و کشف ساختار مولکول DNA مورد تقدیر قرار گرفت و یکی از پیشگامان تکنیک‌های پراش اشعه ایکس بود.

لینوس پاولینگ: شیمی‌دان، بیوشیمی‌دان، مهندس شیمی، فعال صلح، نویسنده و مربی آمریکایی که دو بار برنده جایزه نوبل شده است. پاولینگ ساختار مارپیچ سه‌زنجیره‌ای برای مولکول DNA پیشنهاد کرد، اما مدل او نادرست بود زیرا از داده‌های کلیدی بی‌بهره بود.

نقش روزالیند فرانکلین

برخی از مورخان، دانشمندان و فعالان فمینیست معتقدند که روزالیند فرانکلین شایسته دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 1962 به همراه واتسون، کریک و ویلکینز بود. داده‌های حاصل از کریستالوگرافی اشعه ایکس او اطلاعات حیاتی برای درک ساختار DNA را فراهم کرد، که به ویژه در عکس 51 به وضوح قابل مشاهده است.

این عکس توسط ریموند گاسلینگ، دانشجوی کارشناسی ارشد تحت نظر روزالیند فرانکلین در کینگز کالج لندن گرفته شده است. تصویر، پراش فیبر از یک ژل پاراکریستالی است که از فیبر DNA تشکیل شده است.

این تصویر شامل جزئیاتی است که به طور دقیق با ساختار مولکول DNA مطابقت دارد و فاصله بین اتم‌ها و ساختار مارپیچ نیز بر اساس این تصویر قابل محاسبه است.

مدل واتسون و کریک

مدل واتسون و کریک برای مولکول DNA بر اساس داده‌های به‌دست‌آمده از کریستالوگرافی پراش اشعه ایکس که توسط روزالیند فرانکلین جمع‌آوری شده بود و همچنین محاسبات انجام‌شده از تصویر 51 شکل‌گیری شد.

واتسون و کریک متوجه شدند که DNA از دو رشته تشکیل شده است که ساختار مارپیچ دوگانه‌ای را به وجود می‌آورد. این رشته‌ها از طریق پیوندهای هیدروژنی بین بازهای نیتروژنی جفتی به یکدیگر متصل می‌شوند.

هر جفت پایه به‌صورت افقی قرار گرفته و یک پله از نردبان را تشکیل می‌دهد. ترکیب این پایه‌ها مشخص است: آدنین (A) همیشه با تیمین (T) جفت می‌شود و گوانین (G) نیز همواره با سیتوزین (C) جفت می‌گردد. قند و فسفات به‌عنوان ستون فقرات مولکول عمل می‌کنند.

جایزه نوبل 1962

کشف ساختار DNA یک پیشرفت بزرگ در زمینه‌های زیستی و پزشکی به شمار می‌آید. این دستاورد مهم به طور رسمی از سوی کمیته نوبل مورد تأیید قرار گرفت.

جیمز واتسون، فرانسیس کریک و موریس ویلکینز به‌طور مشترک در سال 1962 موفق به دریافت جایزه معتبر نوبل در رشته فیزیولوژی یا پزشکی شدند.

تأثیر کشف DNA

کشف ساختار DNA تأثیر عمیقی بر علم و تفکر در زمینه وراثت داشته است. این کشف به روشنی مکانیسم‌های بنیادی و مولکولی تکامل داروینی و وراثت مندلی را توضیح می‌دهد.

این پیشرفت همچنین زمینه‌ساز ظهور حوزه‌های علمی و فناوری جدیدی مانند مهندسی ژنتیک شده است. علاوه بر این، به طور قابل توجهی به بهبود علوم پزشکی و داروسازی کمک کرده و به متخصصان این امکان را می‌دهد که برخی بیماری‌ها و اختلالات را بهتر درک کنند.

پیشرفت در زیست شناسی و پزشکی

کشف ساختار DNA به پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه‌های زیست‌شناسی و پزشکی قانونی انجامیده است. این دستاورد به متخصصان این امکان را می‌دهد که ریشه‌های تکاملی و روابط ژنتیکی گونه‌های مختلف را از طریق پروفایل‌های ژنتیکی شناسایی کنند. علم ژنتیک و مهندسی ژنتیک همچنین امکان نقشه‌برداری از ژنوم انسان را فراهم کرده است.

به همین دلیل، اکنون قادر به شناسایی بیماری‌های ژنتیکی، استعدادهای روان‌شناختی و ویژگی‌های خاص بر اساس پروفایل ژنتیکی هستیم. این موضوع در غربالگری قبل از تولد و همچنین در شخصی‌سازی داروها از اهمیت بالایی برخوردار است. در آینده‌ای نزدیک، ممکن است بتوانیم توانایی‌های انسانی را افزایش دهیم و امید به زندگی را بهبود بخشیم، هرچند که این موضوع به طور حتم سوالات اخلاقی مهمی را به همراه خواهد داشت.

نتیجه گیری

اگرچه واتسون، کریک و ویلکینز در سال 1962 به خاطر تحقیقات خود در زمینه ساختار مولکولی DNA موفق به دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی شدند، اما دانشمندان دیگری نیز در این کشف نقش داشتند. از جمله این افراد می‌توان به فردریش میشر، پزشک و زیست‌شناس سوئیسی، و روزالیند فرانکلین، شیمیدان بریتانیایی و کریستالوگراف اشعه ایکس، اشاره کرد. کشف ساختار مارپیچ دوگانه DNA تأثیرات عمیقی بر زیست‌شناسی، پزشکی قانونی، پزشکی و فارماکولوژی داشته است.

منبع:www.chemicals.co.uk/blog